5。1。5 通信电路设计 36

5。2 系统软件设计 37

5。2。1 下位机软件设计 37

5。2。2 人机交互界面设计 44

5。3 系统功能测试 46

5。3。1 数据采集精度测试 46

5。3。2 故障诊断测试 46

5。4 本章小结 47

总 结 48

参 考 文 献 49

致 谢 50

附 录 A 51

附 录 B 52

1 绪论

1。1 课题研究背景及意义

我国煤炭资源较之石油、天然气储存量丰富。一直以来，煤炭作为一次性化石燃料在 我国能源消费比重占据主导地位。矿难中人员的安全问题一直是煤炭开采、生产之殇。据 对各国矿难事故的调查发现：矿难初期因爆炸、火灾等原因受到伤亡的矿工只占事故伤亡 人数的 20%~30%左右[3]，大部分矿工因二次灾害如溺水、窒息、中毒而死亡。井下紧急避 险设施应用而生，其是指在井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保 障的密闭空间。该设施对外能够抵御高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内提供氧气、食物、 水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，为应急救援创造条件、赢得时间。紧急避险 设施主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱。论文网

矿用救生舱应具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、 人员生存保障等基本功能，在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于 96 小时[1]。而 在煤矿灾变情况下通常是伴随着电力供应中断， 不间断电源（Uninterrupted Power Supply）正常供应是保证救生舱功能完整的必要前提。

一般而言，不间断电源动力能量来源于蓄电池存储的化学能，因此保证蓄电池安全、 可靠、持续、高效的运作至关重要，电池管理系统（Battery Management System）就是 完成这样的任务。

1。2 矿用救生舱及电池管理系统发展概况

目前矿用救生舱有移动式和固定式之分。固定式救生舱包括永久避难硐室和临时避难 硐室。在我国，永久避难硐室是指设置在井底车场、水平大巷、采区（盘区）避灾路线上， 服务于整个矿井、水平或采区，服务年限一般不低于 5 年的避难硐室。临时避难硐室是指 设置在采掘区域或采区避灾路线上，主要服务于采掘工作面及其附近区域，服务年限一般 不大于 5 年的避难硐室。近几年方便灵活的移动式救生舱为人们所关注，根据其材质的不 同，可分为硬体式救生舱和软体式救生舱。硬体式救生舱采用钢铁等硬质材料制成；软体 式救生舱采用阻燃、耐高温帆布等软质材料制造，依靠快速自动充气膨胀架设。 国外救生舱研究发展较早，技术较为成熟。美国、澳大利亚等国家的矿山安全法规和标准 对推广、使用矿用救生舱有着硬性的规定，一定程度上促进了具有较强科研实力的企业单 位投入了大量的资金参与其中，如 Strata 公司( Strata Products USA) 、ChemBio 公司；

澳大利亚的 MineARC 系统公司(MineARC Systems) 、Shairzal 安全工程公司( Shairzal Safety Engineering)[15]。相比而言在国内，救生舱设计技术起步较晚，受到国外救生舱 营救的成功案例影响，才逐步受到关注、重视。目前国内研究救生舱技术企业呈现百舸争 流的趋势，其中以北京科技大学（陕西重生矿业科技有限公司）、煤炭科学研究总院矿山 安全技术分院（ 上海鹏燕矿业安全设备制造公司 ）、 煤炭科学研究总院沈阳研究院